SE520884C2 - Hydrodynamisk koppling - Google Patents

Description

25 30 520 884 hydrodynamisk koppling som är avsedd att förhindra att i motoraxelns uppträdande torsionssvängningar fort- plantas till turbinaxeln. För detta. ändamål omfattar drivande vilka bada den hydrodynamiska kopplingen en normalt pumprotor och en normalt driven turbinrotor, rotorer är försedda med respektive, samverkande uppsättningar av skovlar.

Det har visat sig att en vanlig hydrodynamisk koppling trots allt släpper igenom torsionssvängningar även om dessa dämpats, vilka kan ge upphov till onödiga pákänningar pà turbokompoundenhetens turbin. Slirningen (eller slippet) i kopplingen som normalt är i är en ren Att storleksordningen en procent eller nägot mer, förlust som försämrar motorns verkningsgrad. samtidigt ha en liten slirning samt god. dämpning är kriteriet för en bra hydrodynamisk koppling. Ett annat problem med denna typ av kopplingar, är att varvtalet vid felväxling till för làg växel, ibland kan närma sig turbinens sprängvarvtal.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ett ändamål med uppfinningen är därför att åstadkomma en hydrodynamisk koppling med hög verkningsgrad och god dämpning som reducerar de ovan beskrivna problemen.

För detta ändamål kännetecknas kopplingen enligt uppfinningen av att var och en av pumprotorns skovlar turbinrotorn vända kant i är vinklad med sin mot riktning' mot den. normala rotationsriktningen, och. att var och en av turbinrotorns skovlar är vinklad i motsatt riktning i förhállande till nämnda rotationsriktning.

Genom denna utformning av den hydrodynamiska kopplingen 10 15 20 25 30 520 884 kan dess tillförlitlighet höjas pà ett relativt enkelt och kostnadseffektivt sätt.

Fördelaktiga utföringsexempel av uppfinningen framgàr av de efterföljande underkraven.

KORT BESKRIVNING AV FIGURER Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande, med hänvisning till utföringsexempel som visas pà den bifogade ritningen, pà vilken Fig. 1 är en hydrodynamisk koppling enligt uppfinningen, i en delvis genomskuren bild, Fig. 2 är en perspektivvy av kopplingens turbinrotor, och Fig. 3 är en perspektivvy av kopplingens pumprotor, delvis genomskuren.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL: hydrodynamiska kopplingen är att Den i Fig. 1 visade företrädesvis avsedd användas ingàende i drivaggregatet till en tung lastbil eller en buss.

Kopplingen omfattar en yttre kàpa 10 som omsluter ett pumphjul 11 med en uppsättning skovlar 12 samt ett turbinhjul 13 med en motsvarande uppsättning skovlar 14.

Såväl pumphjulet som turbinhjulet är utformade som vilka är öppna De bàda hjul- skovelhjul med mot varandra vända sidor, vinkelrätt mot kopplingens längdaxel. sidorna är àtskilda av en spalt.

Kàpan 10 och pumphjulet 11 är stelt förbundna med en kuggkrans 15 som kan drivas av kugghjulet på en turbin- axel. Dessa tre artiklar är roterbart lagrade pà en axel 16 som normalt är förbunden med förbrännings- motorns vevaxel. Turbinhjulet 13 är fast monterat pà 10 15 20 25 30 520 884 säsom exempelvis Vid axeln. I kåpan innesluts en vätska, olja frän förbränningsmotorns smörjoljesystem. rotation av pumphjulet 11 pressas den inneslutna vätskan pä känt sätt medelst pumphjulets skovlar 12 och genom centrifugalkraftens verkan mot pumphjulets öppna sida, samtidigt som vätskan ges en hög kinetisk energi. Denna energi överförs därefter delvis till turbinhjulet 13 genom att den överströmmande vätskan påverkar turbinhjulets skovlar 14.

Vid en konventionell hydrodynamisk koppling är pump- rotorns och turbinrotorns skovlar parallella med kopplingens längdaxel. Detta innebär att den konven- tionella kopplingen har samma prestanda oberoende av kraftflödets riktning i kopplingen, dvs. bàde vid normal motordrift dá kraftflödet gàr från turbocompoundenheten till motoraxeln och under motorbromsning, dà kraftflödet gär i motsatt riktning fràn motoraxeln till turbo- compoundenheten.

Säsom framgàr av figurerna är enligt uppfinningen pumprotorns skovlar 12 vinklade med sin mot turbinrotorn vända kant i riktning mot den normala rotations- riktningen, och turbinrotorns skovlar 14 är vinklade i motsatt riktning i. förhàllande till nämnda rotations- riktning. En effekt av denna vinkling av skovlarna blir att kopplingen greppar bra i den normala kraftflödes- riktningen, men att kopplingen slirar vid motsatt kraftflöde, dvs. under motorbromsning. När turbo- compoundenheten ger effekt greppar kopplingen och effekten överförs till motoraxeln med bra verkningsgrad.

När turbinen ej ger effekt, t.ex. vid motorbromsning, släpas turbinen med ett lägre varvtal än som annars 10 15 20 25 30 520 884 varit fallet med en konventionell koppling, vilket reducerar friktionsförlusterna.

Detta innebär även att turbocompoundenheten utsättes för mindre pàfrestningar vid motorbromsning. Dessutom uppvisar kopplingen enligt uppfinningen en väsentligt ökad förmåga att filtrera bort torsionssvängningar.

Försök pà en sexcylindrig motor har visat att effekten är betydelsefull för dämpning av vibrationsmoder av speciellt 3:e, 6:e och 9:e ordningen, vilka annars kan upplevas som störande under motorbromsning. Förmodligen dämpas de harmoniska svängningarna genom att kopplingen Detta enligt uppfinningen arbetar osymmetriskt. sker samtidigt som slippet är lägre än i en koppling med symmetriska blad.

De ovan beskrivna fördelaktiga effekterna uppträder vid en skovelvinkel mellan 40 och 50 grader i riktning frán kopplingens längdaxel, såsom exempelvis cirka 45 grader.

Man kan även anta att varierande grader av dessa positiva effekter även uppträder i vinklar mellan 5 och 85 grader i riktning frän kopplingens längdaxel. Det kan vara lämpligt att ha samma vinkel pà pumphjulets och turbinhjulets skovelblad, men det är även möjligt att ha nàgot olika vinklar pà de två kopplingshjulens skovel- blad, i respektive hjul. sà länge som man làter alla bladen ha samma vinkel Sàsom framgàr av Fig. 2, är turbinhjulet 13 försett med radiellt utát riktade skrapvingar 17, vilka sträcker sig vända mot kàpan, i vinkel mot turbinhjulets rotations- riktning. Dessa skrapvingar har till uppgift att skrapa bort av sedimenterade föroreningar pà kàpans innervägg. 520 884 Uppfinningen skall inte anses vara begränsad till det ovan beskrivna utföringsexemplet, utan en rad ytter- ligare varianter och nwdifikationer är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (5)

10 15 20 25 30 . v . . .o PATENTKRAV

1. Hydrodynamisk koppling för överföring av 'vridkraft mellan en normalt drivande pumprotor (11) och en normalt (13), samverkande uppsättningar av skovlar (12 driven turbinrotor vilka båda rotorer är försedda med respektive, resp. 14), vilken koppling ingår i ett system för återvinning av restenergi från avgaser från en förbränningsmotor och nbjliggör överföring av rörelse- energi från en turbocompoundenhet till förbränninge- motorn, k ä n n e t e c k n a d därav, att var och en av pumprotorns (11) skovlar (12) är vinklad med sin mot turbinrotorn (13) vända kant i riktning mot den normala rotationsriktningen, och (14) i motsatt riktning i förhållande till nämnda rotations- att var och en av turbinrotorns skovlar är vinklad riktning.

2. Hydrodynamisk koppling enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, (12: 14) grader i riktning från kopplingens längdaxel. att vardera skoveln är vinklad mellan 5 och 85

3. Hydrodynamisk koppling enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d därav, (12: 14) är vinklad mellan 40 och 50 grader i riktning från kopplingens längdaxel. att vardera skoveln

4. Hydrodynamisk koppling enligt kravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att vinklarna på pumprotorns och turbinrotorns skovlar (12: 14) är befinner sig huvudsakligen i samma plan. sådan att varje motstående skovelpar 10 520 884

5. Hydrodynamisk koppling enligt något av föregående k ä n n e t e c k n a d därav, (ll) inneslutna i en kåpa (13) krav, och turbinhjulet (13) är gemensamt (10), och på sin yttre, mot kåpan vända yta (17) för att pumphjulet att turbinhjulet är försett med utstående skraporgan bortskrapning av sedimenterade föroreningar på kåpans innervägg, vilka skraporgan sträcker sig j. vinkel mot turbinhjulets rotationsriktning.